(57)【要約】【課題】  低コストで高効率の円形ビームエッジ放射レーザーを提供する。【解決手段】  本発明にかかる円形ビームエッジ放射レーザーは、そのエピタキシー発光層が希薄な窒化物を含む低キャリア移動度の半導体材料を使用して形成される。低キャリア移動度の半導体材料はキャリアの表面再結合を効果的に抑制できる。基板(100)表面に構築されたエピタキシー構造体(200)は、下部クラッド層(210)、下部導光層(220)、発光層(230)、上部導光層(240)、上部クラッド層(250)および電極接触層(260)を含み、これらの層は下から上に積み上げられる。発光層は希薄な窒化物材料から形成される。エッチングはエピタキシー構造体から発光層を貫くように行われ、発光層と誘電性のパッシベーション層の間の大きな反射性傾向の相違を有するリッジ導光路を成形する。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
リッジ導光路を形成するために基板上面に形成される、下部クラッド層、下部導光層、発光層、上部導光層、上部クラッド層および電極接触層が順に積層された構造のエピタキシー構造体と、
を備え、
前記発光層は希薄な窒化物を含む低キャリア移動度材料から形成され、リッジ導光路は発光層を貫くようにエピタキシー構造体の表面からエッチングによって形成され、低キャリア移動度材料はＩｎｖＧａｗＡｌ１−ｖ−ｗＡｓｘＰｙＮｚＳｂ１−ｘ−ｙ−ｚ（０＜ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚ＜１）であることを特徴とする円形ビームエッジ放射レーザー。
【請求項２】
リッジ導光路の最上面には上部電極層が形成され、基板の裏側面は下部電極層が形成され、電流がリッジ導光路の発光層を通して流れるようにすることを特徴とする請求項１記載の円形ビームエッジ放射レーザー。
【請求項３】
上部電極層はＰ型金属を用いて形成され、下部電極層はＮ型金属を用いて形成されることを特徴とする請求項１記載の円形ビームエッジ放射レーザー。
【請求項４】
リッジ導光路はリソグラフィーおよびエッチング工程によって形成されることを特徴とする請求項１記載の円形ビームエッジ放射レーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジ放射レーザーにかかり、特に低キャリア移動度材料を使用する円形ビームエッジ放射レーザーに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザーは、コンパクトサイズ、長寿命、優れた耐振動性、高指向性および大出力という特徴を持っている。それらの特徴は、長距離、大容量通信、高密度記録媒体の光源として理想的なものである。現在、それらの用途のほとんどが光通信と記憶装置産業におけるものである。従って半導体レーザーの将来は明るい。
【０００３】
半導体レーザーは、その構造と発光位置によって表面放射レーザーとエッジ放射レーザーに分類される。エッジ放射レーザーのキャビティーはエピタキシー層と平行である。反射面は、結晶の切断面に反射フィルムをコーティングすることによって成形される。それはエピタキシー層と直角である。光は２つの側面ミラー（すなわちキャビティー内の）間を反射し、側面からレーザービームが出力される。リッジ導光路の厚みがアクティブ領域よりもずっと大きいので、光の強度分布は縦長の楕円になる。従って、カップリング効率は非常に悪くなりその用途が制限される。
【０００４】
そのため、発明者らはレーザービームの真円度を改善するために、特別にデザインされたエッジ放射レーザー構造を使用したいと考えた。発光層を貫く垂直な溝はエッチングの方法を使って成形され、従って、水平光回折屈折率差が生じる。全体の反射は、発光層と媒体の屈折率差によって生じる。従って、水平な光は発光層の中に閉じ込められる。このことは、水平方向においてレーザービームの拡散角度を増加させ、円形ビームを形成するという目的を達成する。発光層材料が使用された従来の円形ビームエッジ放射レーザーは、エッチングインタフェースにおいてシリーズキャリア表面再結合効果を有し、結果として発光効率が低くなる。従って、発光層を貫くエッチングをした後に形成された溝は、別の半導体材料のエピタキシーで形成される必要があり、いわゆる埋め込みリッジ導光路が形成される必要がある。しかしながら、そのような構造は複雑な製造プロセスを必要とするだけではなく、製造コストも高くなる。半導体材料と発光層材料との間の反射屈折率差はより小さくなる。結果として、円形ビームの真円度は完全ではなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は円形ビームエッジ放射レーザーを提供する。それは発光層に対して低キャリア移動度の半導体化合物を使用する。低キャリア移動度材料はキャリアの表面再結合を効果的に抑制することができる。従って、エピタキシー成長の工程を用いることなく、発光層を貫くという簡単なエッチングによって１つのリッジ導光路を形成することができる。従って、本発明は低コストで高効率の円形ビームエッジ放射レーザーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる円形ビームエッジ放射レーザーは、基板と、リッジ導光路を形成するために基板上面に形成される、下部クラッド層、下部導光層、発光層、上部導光層、上部クラッド層および電極接触層が順に積層された構造のエピタキシー構造体と、を備え、前記発光層は希薄な窒化物を含む低キャリア移動度材料から形成され、リッジ導光路は発光層を貫くようにエピタキシー構造体の表面からエッチングによって形成され、低キャリア移動度材料はＩｎｖＧａｗＡｌ１−ｖ−ｗＡｓｘＰｙＮｚＳｂ１−ｘ−ｙ−ｚ（０＜ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚ＜１）であることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、円形ビームエッジ放射レーザーの発光層を形成するために低キャリア移動度材料を使用している。それは基板表面のエピタキシー構造体を構築することによって形成される。エピタキシー構造体は、下部クラッド層、下部導光層、発光層、上部導光層、上部クラッド層および電極接触層を含み、これらの層は下から上に積み上げられる。発光層は、希薄な窒化物を含む低キャリア移動度の材料を使用して形成される。エッチングはエピタキシー構造の表面から開始し、発光層を貫通するリッジ導光路を形成する。低キャリア移動度材料はキャリアの表面再結合を抑制できるので、リッジ導光路の側面に低反射傾向の半導体材料をエピタキシー成長させる必要がなくなる。誘電性パッシベーションの反射傾向は、通常の低反射傾向の半導体材料よりも小さい。発光層および誘電性パッシベーション層の間の大きな反射性傾向は、発光層内の水平な光をより効果的に制限でき、水平方向のレーザービームの拡散角度と円形レーザービームの真円度を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成された本発明によれば、光放射層内の水平な光をより効果的に制限でき、水平方向のレーザービームの拡散角度と円形レーザービームの真円度を向上させることができ、このレーザーを長距離、大容量通信、高密度記録媒体の光源として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、本発明の技術的思想をわかりやすく説明したものであり、この記載に基づいて本発明の技術的範囲を制限するものと解釈してはならない。
【００１０】
図１に示すように、本発明の実施の形態にかかるエピタキシー構造体２００は、基板１００の上部に形成される。エピタキシー構造体２００は、下部クラッド層２１０、下部導光層２２０、発光層２３０、上部導光層２４０、上部クラッド層２５０および電極接触層２６０が順に積層された構造を有している。発光層２３０は、希薄な窒化物を含む半導体材料ＩｎｖＧａｗＡｌ１−ｖ−ｗＡｓｘＰｙＮｚＳｂ１−ｘ−ｙ−ｚ（０＜ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚ＜１）を用いて形成される。
【００１１】
リソグラフィーおよびエッチングの技術を組み合わせて、エピタキシー構造体２００が、図２に示すように、発光層２３０を貫いて溝を形成するためにエッチングされる。エッチングは、リッジ導光路を形成するために、エピタキシー構造体２００の表面から開始され発光層２３０を貫く。
【００１２】
図３に示すように、パッシベーション誘電体層２７０がエピタキシー構造体２００の表面に形成される。誘電体層２７０のリッジ導光領域はエッチングによって露出される。Ｐ型金属は誘電体層２７０と最上層の電極層１２０として露出されたリッジ導光路に付着される。Ｎ型金属は最下層の電極層１１０として基板１００の裏側の表面上に露出される。したがって電流はリッジ導光路を通じて流れるように限定され、リッジ導光路の内側の発光層が励起される。
【００１３】
図４は、優れたオプトエレクトロニクス特性を持つ実施の形態を示す。曲線に示されているように、閾値電流は２６ｍＡであり、発光効率は０．５６Ｗ／Ｓであり、出力電力は２００ｍＷ以上であり、装置抵抗は４．８Ωだけである。希薄な窒化物を含む半導体材料から形成された発光層は、キャリアの表面再結合を効果的に抑えることができる。したがって、低反射傾向の材料を有するリッジ導光路側の溝を誘電体成長によって満たす必要はなくなる。さらに、水平と垂直の光の間の半値全幅（ＦＷＨＭ）比は約１．２６である。したがって、発生されるレーザービームは真円に大変近い。
【００１４】
図５は、本実施の形態にかかる遠視野光点分布を示す。リッジ導光路がシングルモードおよび円形状に分布するレーザービームを形成するために水平方向に進んでくる光を効果的に捕らていることを示している。
【００１５】
いくつかの変形は当業者にとって明らかであり、その変形は特許請求の範囲に記載された精神と範囲内において考察することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明では、低コストで高効率の円形ビームエッジ放射レーザーを構成することができるため、このレーザーを長距離、大容量通信、高密度記録媒体の光源として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態にかかるエピタキシー構造体の概略図である。
【図２】本実施の形態におけるエピタキシー構造体にエッチングを行う場合の概略図である。
【図３】本実施の形態における電極の形成の概略図である。
【図４】電流−電圧および電流−電力の関係を示すグラフである。
【図５】本実施の形態における遠視野光点分布状態を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１００    基板、
１１０    最下層の電極層、
１２０    最上層の電極層、
２００    エピタキシー構造体、
２１０    下部クラッド層、
２２０    下部導光層、
２３０    発光層、
２４０    上部導光層、
２５０    上部クラッド層、
２６０    電極接触層、
２７０    パッシベーション誘電体層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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